Físico-Química

Mensagem não lidapor **Diegooo** » Seg 07 Jan, 2013 10:16

Em um recipiente contendo uma solução diluída de [tex3]HCl_{(aq)}[/tex3] colocamos uma porca de cobre presa a um parafuso de níquel.

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Consequentemente, ocorrerá uma reação de oxidação-redução.
Para escolher quais são as semi-reações adequadas, consulte a tabela abaixo:

[tex3]Ni^{2+}_{(aq, cor verde)} + 2e^- \rightarrow Ni_{(s)}[/tex3] [tex3]E^{o}=-0,25V[/tex3]

[tex3]2H^{+}_{(aq, incolor)} + 2e^- \rightarrow H_2{(s)}[/tex3] [tex3]E^{o}=0,00V[/tex3]

[tex3]Cu^{2+}_{(aq,cor azul)} + 2e^- \rightarrow Cu_{(s)}[/tex3] [tex3]E^{o}=+0,35V[/tex3]

[tex3]Cl_{2(g)} + 2e^{-} \rightarrow 2Cl^{-}_{(aq,incolor)}[/tex3] [tex3]E^{o}=+1,36V[/tex3]

a) Represente as semi-reações balanceadas bem como a a reação global que ocorre neste recipiente.

b) Calcule a f.e.m dessa reação.( De modo a explicar seu raciocínio deixe seus cálculos registrados)

Como vou saber as espécies que realmente reagem? Como chegar a essa conclusão?

Mensagem não lidapor **Vinisth** » Seg 07 Jan, 2013 11:31

Olá Diegooo,

[tex3]a)[/tex3] A reação é em meio desarejado e ácido. Sabendo que a reação ocorrerá só no Níquel, pois possui o menor potencial de redução. Temos:
Reação anódica [tex3]Ni_{(s)} \ \rightarrow \ Ni^{2+} \ + \ \cancel{2e^-} \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ E^o = 0,25 V[/tex3]
Reação catódica [tex3]\underline{2H^{+} + \cancel{2e^-} \ \rightarrow \ H_2{(g)} \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ E^o = 0,00 V}[/tex3]
Reação Global : [tex3]\boxed{Ni_{(s)} \ + \ 2H^{+} \ \rightarrow \ H_{2(g)}} \ \ \ \ \ \ E^o = 0,25 V[/tex3]
O níquel corroê.

b) Como encontrado na alternativa anterior [tex3]E^o = 0,25 V[/tex3] .

Um abraço.

Diego, as semi-reações estão na forma reduzida. Quanto maior o potêncial padrão [tex3]E^o[/tex3] , mais aquela espécie "gosta" de estar na forma reduzida, em outras palavras, mais estável ela fica na forma reduzida.
Para haver uma reação de óxido-redução, uma espécie tem de reduzir e a outra se oxidar, uma relativamente à outra. Ou seja, o importante é que existam espécies de substâncias na forma reduzida que tenham a tendência a se oxidar e outras na forma oxidada que tenham a tendência a se reduzir quando colocadas uma em presença da outras. Essa tendência é dada pelo [tex3]E^o[/tex3] .
No caso abaixo, temos as espécies em solução: [tex3]H^+ \ e \ C\ell^-[/tex3] e [tex3]Ni^o \ e \ Cu^o[/tex3] na forma metálica. Repare que o maior potencial de redução é da semi-reação [tex3]C\ell_2 \rightarrow C\ell^-[/tex3] , ou seja a espécie [tex3]C\ell[/tex3] se estabiliza como [tex3]C\ell^-[/tex3] , e como todo o cloro está na forma de cloreto, ele não reage.
Da mesma forma, o [tex3]Cu[/tex3] está na forma metálica e seu potencial de redução é positivo e no caso dado é o segundo maior potencial de redução, ele se estabiliza na forma reduzida e já está na forma reduzida, portanto não reage (por isso o cobre é considerado um metal nobre).

Agora repare no níquel. O potencial de redução da sua semi-reação é negativo, ou seja o níquel se estabiliza na forma [tex3]Ni^{2+}[/tex3] , só que ele está, no exercício dado, na forma metálica. A semi-reação [tex3]H^+ \rightarrow H_2[/tex3] , tem potencial de redução maior que a semi-reação do níquel. Ou seja, o o [tex3]H^+[/tex3] em presença de [tex3]Ni^o[/tex3] tende a se reduzir e o níquel a se oxidar.

Com isso temos as seguintes semi-reações:
[tex3]Ni^0_{(s)}\rightarrow Ni^{2+}_{(aq)} +2e^-[/tex3]
[tex3]2H^+_{(aq)}+2 e^- \rightarrow H_{2(g)}[/tex3]

A reação global: [tex3]Ni^0_{(s)}+2H^+_{(aq)} \rightarrow Ni^{2+}_{(aq)}+H_{2(g)}[/tex3]

Uma das forma de calcular o potencial da pilha formada [tex3]\Delta E^o[/tex3] é : [tex3]\Delta E^0=E^o_{(red \ catodo)}-E^o_{(red \ anodo)}=0,00-(-0,25)=+0,25V[/tex3]

Espero ter ajudado!

Mensagem não lidapor **Diegooo** » Seg 07 Jan, 2013 12:00

Vinisth,

Agradeço a ajuda. A minha dificuldade neste exercício se dá em como chegar as reações possíveis no sistema, por isso não entendi muito bem sua resposta.

Entendi suas colocações, sim elas pertinentes e até já tinha previsto esta possibilidade. Porém, algumas coisas não foram explicadas.

Dessa forma, vou expressar melhor minha dúvida:

O [tex3]Cl^-_{aq)}[/tex3] possui o maior potencial de redução, logo este ânion só poderia sofrer redução (receber elétrons)

Ao colocarmos o parafuso e a porca na solução diluída de ácido clorídrico haverá obviamente transferência de elétrons entre o parafuso+porca e a solução.

O níquel certamente sofre oxidação, já que possui o menor potencial de redução.
Os íons [tex3]H^+_{(aq)}[/tex3] irão sofrer redução em relação ao níquel, porém podem sofrer oxidação em relação ao cobre. Já o [tex3]Cu_{(s)}[/tex3] pode sofrer oxidação em relação ao ânion [tex3]Cl^- _{(aq)}[/tex3] , no entanto poderá ser reduzido em relação aos íons [tex3]H^+_{(aq)}[/tex3]

Posto isso:

a- O níquel certamente irá oxidar, porém o cobre também poderia sofrer oxidação. Então por que isso não acontece?

b- O íon hidreto, como vimos realmente pode sofrer redução, porém o Cl^- também poderia ser reduzido afinal ele possui o maior potencial de redução. Por que isso não acontece?

Talvez você possa ajudar?

Mensagem não lidapor **Vinisth** » Seg 07 Jan, 2013 12:39

Olá Diegooo,

Foi mal não ter exposto isso. Siga a explicação do VALDECIRTOZZI que sua dúvida desnudará.

Um abraço !

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